DE3938057C2 - Sensoranordnung, und motorisch angetriebenes Betätigungsglied mit einer solchen Sensoranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zum Erfassen von Umdrehungen eines drehbaren Teils. Sie betrifft ferner ein motorisch angetriebenes Betätigungsglied mit einer solchen Sensoranordnung.

Aus der DD 2 55 407 A1 ist ein Geber für den Zündzeitpunkt bekannt. Dieser enthält einen Hallgenerator und einen Ringmagneten, der auf 180° als Nordpol und auf 180° als Südpol magnetisiert ist. Dieser Geber ermöglicht die Steuerung von Zündsignalen bei einer Brennkraftmaschine; eine Erfassung der Drehrichtung ist mit ihm nicht möglich.

Aus der DE 36 19 600 A1 kennt man einen Geber für ein Kraftfahrzeug, mit dem die Fahrgeschwindigkeit erfaßt werden soll. Dazu wird ein mit 16 Polen magnetisierter, rotierender Ringmagnet und ein diesem gegenüber­ liegender stationärer Hallgenerator verwendet. Dieser bekannte Geber ermöglicht ebenfalls die Erfassung einer Drehzahl, aber nicht der Drehrichtung.

Aus der WO 82/03691 kennt man eine Sensoranordnung mit zwei sogenannten Hochfrequenzsensoren in Form von Spulen, die mit unterschiedlichen Phasen­ lagen relativ zu einem Zahnrad angeordnet sind. Eine solche Anordnung, welche außer der Erfassung der Drehzahl auch eine Erfassung der Drehrichtung gestattet, ist aufwendig, denn die Sensoren müssen präzise justiert und das Zahnrad muß sorgfältig bearbeitet sein, damit eine solche Anordnung zufriedenstellend arbeitet. Aus Toleranzgründen ist es erforderlich, ein relativ großes Zahnrad zu verwenden, weshalb eine solche Vorrichtung viel Platz beansprucht.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Sensoranordnung zur Erfassung der Zahl von Umdrehungen eines bidirektional antreib­ baren Teils, und ein motorisch angetriebenes Betätigungsglied mit einer solchen Sensoranordnung, bereitzustellen, welche einen einfachen Aufbau aufweisen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Sensoranordnung gemäß dem Patentanspruch 1. Die präzise Magnetisierung von zwei Ringmagneten auf einem drehbaren Teil stellt in der Praxis kein Problem dar, und die Anordnung von zwei magnetischen Sensoren auf einer Linie parallel zur Drehachse des drehbaren Teils ist ebenfalls problem­ los möglich, z. B. durch Anlöten am Rand einer gedruckten Schaltung. Man erhält so eine Sensoranordnung mit einem sehr einfachen mechanischen Aufbau, die eine kompakte Bauweise ermöglicht.

Nach der Erfindung wird die gestellte Aufgabe auch gelöst durch ein motorisch angetriebenes Betätigungsglied gemäß dem Patentanspruch 4. Ein solches Betätigungsglied ermöglicht es, die Zahl der Umdrehungen der Welle exakt zu zählen, an welcher die Ringmagnete angeordnet sind, und infolgedessen kann ein angetriebenes Teil, z. B. das Schließglied eines Ventils, welches vom Motor über ein Getriebe bidirektional angetrieben wird, mit hoher Genauigkeit positioniert werden. Bei einem Kraftfahrzeug kann auf diese Weise der Leerlauf präzise eingestellt und auch nachgeregelt werden.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, sowie aus den übrigen Unteransprüchen. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Sensoranordnung gesehen längs der Linie I-I der Fig. 4,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Leerlaufdrehzahl-Steuer­ ventils eines Fahrzeugs, bei welchem die Sensoran­ ordnung nach Fig. 1 Anwendung findet,

Fig. 3 ein Schaubild, welches ein motorisch angetriebenes Betätigungs­ glied zeigt, in welches die Sensoranordnung nach Fig. 1 inte­ griert ist,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Betätigungs­ glieds der Fig. 3, welche die Anordnung der Sensoranordnung relativ zum Betätigungsglied darstellt,

Fig. 5 ein Blockschaltbild, welches den prinzipiellen Aufbau eines bei Fig. 1 verwendeten Hall-IC zeigt,

Fig. 6 ein Schaubild, welches oben das Ausgangssignal des im Hall-IC enthaltenen Hallgenerators und unten das Ausgangs­ signal des Hall-IC zeigt,

Fig. 7 eine schematische Darstellung, welche ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung zeigt,

Fig. 8 einen Schnitt, gesehen längs der Linie VIII-VIII der Fig. 7,

Fig. 9 einen Schnitt, gesehen längs der Linie IX-IX der Fig. 7,

Fig. 10 ein Diagramm, welches die Ausgangssignale der Hall-ICs der Sensoranordnung nach Fig. 7 zeigt, und

Fig. 11 und Fig. 12 Diagramme, welche die Ausgangssignale der Hall-ICs der Fig. 10 einander überlagert zeigen, und zwar in Fig. 11 für Vorwärtsdrehung und Fig. 12 für Rückwärtsdrehung.

Ein Sensor 20 zur Erfassung von Umdrehungen, wie er in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, ist in ein motorisch angetriebenes Betätigungsglied 22 integriert, wie es in den Fig. 2 und 3 darge­ stellt ist. Das motorisch angetriebene Betätigungsglied 22 dieses Ausführungsbeispiels wird verwendet zum Antrieb eines Steuer­ ventils zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 24 eines Kraftfahrzeugs, also zum Antrieb des Schließglieds 28 eines Leerlaufdrehzahl-Steuerventils 26, das im folgenden als LDSV 26 be­ zeichnet wird.

Zunächst soll das LDSV 26 kurz beschrieben werden. Ein Einlaß­ kanal 30 des Verbrennungsmotors 24 ist mit einem Bypass 34 versehen, und zwar parallel zu einer Drosselklappe 32, welch letztere im Einlaß­ kanal 30 angeordnet ist, und das LDSV 26 ist in diesem Bypass 34 ange­ ordnet. Läuft der Verbrennungsmotor 24 im Leerlauf, so wird das Schließglied 28 des LDSV 26, gesteuert von einem elektronischen Steuergerät 36 (Fig. 3), mittels des motorisch angetriebenen Betätigungs­ glieds 22 verstellt, und hierdurch kann der Durchflußquerschnitt des Bypass 34 mittels des motorisch angetriebenen Betätigungsglieds 22 verändert werden. Man kann also durch Änderung der Ventilöffnung des Schließglieds 28 des LDSV 26 die Menge an Kraftstoffgemisch, welche dem Verbrennungsmotor 24 über den Bypass 34 zugeführt wird, einstellen, und entsprechend dieser Einstellung wird die Leerlaufdreh­ zahl des Verbrennungsmotors 24 auf einen gewünschten Sollwert der Leerlaufdrehzahl eingestellt, der abhängig von Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 24 festgelegt wird.

Der Sollwert der Leerlaufdrehzahl wird verändert abhängig von der Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors 24. Bei einem Kraft­ fahrzeug, das mit einer Klimaanlage ausgerüstet ist, oder mit einem automatischen Getriebe, oder mit einer Hydropumpe für Servolenkung, etc., wird der Sollwert der Leerlaufdrehzahl auch abhängig davon verändert, ob die Klimaanlage ein- oder ausgeschaltet ist, abhängig von den Schaltbereichen des Automatikgetriebes, abhängig davon, ob die Hydropumpe arbeitet oder nicht, etc.

Das LDSV 26 hat ein Gehäuse 38, von dem in Fig. 2 nur das untere Teil dargestellt ist. Dieses untere Teil hat eine hohlzylindrische Form und hat in seiner rechten Seitenwand eine Einlaßöffnung 40, welche mit der Zuströmseite des Bypass 34 verbunden ist. Ferner ist an der unteren Wand des unteren Teils des Gehäuses 38 eine Auslaßöffnung 42 ausgebildet und mit dem abströmseitigen Abschnitt des Bypass 34 verbunden. Dies ergibt sich alles klar aus Fig. 2.

Eine innere Umfangskante der Auslaßöffnung 42 funktioniert, zusammen mit dem Schließglied 28, als Ventilsitz 44. Eine Ventilwelle 45 erstreckt sich vom Schließglied 28 nach oben, bezogen auf Fig. 2, und ist axial verschiebbar durch ein Lager 46 gelagert, welch letzteres im Gehäuse 38 befestigt ist. Eine Ventilfeder 48, welche als Druckfeder ausge­ bildet ist, ist zwischen dem Lager 46 und dem Schließglied 28 ange­ ordnet und umgibt die Ventilwelle 45. Die Ventilfeder 48 beaufschlagt das Schließglied 28 in Richtung zum Ventilsitz 44. Infolgedessen sitzt das Schließglied 28 normalerweise auf dem Ventilsitz 44 infolge der Kraft der Ventilfeder 48, so daß im normalen Zustand die Auslaßöffnung 42 geschlossen ist.

Das Ventilglied 28 des LDSV 26 wird von einem motorisch angetriebenen Betätigungsglied 22 angetrieben, wie bereits erläutert. Dieses motorisch angetriebene Betätigungsglied 22 wird nun beschrieben.

Das motorisch angetriebene Betätigungsglied 22 weist eine Vorschub­ spindel 52 auf, die an ihrem unteren Abschnitt einen Halsabschnitt in Form einer Ringnut 50 hat und die sich anschließend an das obere Ende der Ventilwelle 45 nach oben erstreckt. Die Vorschubspindel 52 erstreckt sich gleichachsig mit der Ventilwelle 45 und von dieser nach oben, und das Zahnrad 54 eines Schneckengetriebes, welches Zahnrad drehbar im Gehäuse 38 angeordnet ist, steht im Getriebe­ eingriff mit der Vorschubspindel 52. Hierzu hat das Zahnrad 54 eine Gewindebohrung 56 in seinem Mittelabschnitt, und die Vorschub­ spindel 52 ist in diese Gewindebohrung 56 eingeschraubt und durch­ dringt sie bis zur gegenüberliegenden Seite dieses Zahnrads 54. Eine axiale Verschiebung des Zahnrads 54 wird durch geeignete Be­ festigungsmittel verhindert, welche nicht dargestellt sind.

Eine ringförmige Abdeckung 58 erstreckt sich von der unteren Stirnseite des Zahnrads 54 (des Schneckengetriebes) in Richtung zum Lager 46, und zwar nicht ganz bis zu diesem Lager, und um­ gibt die Vorschubspindel 52. Ein ringförmiger Rand 60 erstreckt sich von der Oberseite des Zahnrads 54 und umgibt einen oberen Endab­ schnitt 62 der Vorschubspindel 52, der sich aus der Oberseite des Zahnrads 54 heraus erstreckt. Oberhalb des Zahnrads 54 befindet sich ein zylindrischer Anschlag 64, welcher gleichachsig mit der Vorschub­ spindel 52 angeordnet ist. Der Anschlag 64 hat einen ringförmigen Abschnitt 68 an seinem unteren Ende, und dieser definiert eine zylindrische Aussparung 66, deren Durchmesser etwas größer ist als derjenige der Vorschubspindel 52. Der untere Rand des ring­ förmigen Abschnitts 68 liegt zwischen dem ringförmigen Vorsprung 60 des Zahnrads 54 und dem oberen Endabschnitt 62 der Vorschub­ spindel 52 und umgibt dadurch diesen oberen Endabschnitt. Das obere Ende der Aussparung 66 des Anschlags 64 wirkt als eine An­ schlagfläche 70 zur Festlegung der Obergrenze der axialen Bewegung der Vorschubspindel 52, d. h. des Abstandes, um den sich das Schließglied 28 maximal vom Ventilsitz 44 entfernen kann. Diese Anschlag­ fläche 70 bestimmt also die maximale Öffnung des Schließglieds 28.

Das Zahnrad 54 kämmt mit einem Schneckenrad 72 des Schnecken­ getriebes, welches Schneckenrad aus nichtmagnetischem Werkstoff her­ gestellt ist. Wie Fig. 3 zeigt, erstreckt sich das Schneckenrad 72 in einer Richtung senkrecht zur Achse des Zahnrads 54 und ist mit einem Ende mit der Ausgangswelle 76 eines Motors 74 gekuppelt, welcher Motor vorwärts und rückwärts angetrieben werden kann. Der hier verwendete Motor 74 ist ein üblicher Gleichstrommotor mit Bürsten. Diese Art von Motor ist preiswert und hat den Vorteil, daß sich ihre Charakteristiken wenig ändern, wenn dieser Motor infolge einer Zunahme der Umgebungstemperatur erwärmt wird. Selbstver­ ständlich ist aber auch die Verwendung eines kollektorlosen Gleichstrom­ motors nicht ausgeschlossen.

Der Motor 74 ist elektrisch mit einer Treiberschaltung 78 verbunden, welche ihrerseits mit dem bereits erwähnten elektronischen Steuer­ gerät 36 verbunden ist.

Obwohl das in Fig. 2 nicht dargestellt ist, sind der Motor 74 und das Schneckenrad 72 im Gehäuse 38 angeordnet.

Bei dem eben beschriebenen motorisch angetriebenen Betätigungs­ glied 22 wird der Motor 74 durch die Treiberschaltung 78 entweder vorwärts oder rückwärts angetrieben, entsprechend einem Treiber­ signal, welches der Treiberschaltung 78 vom elektronischen Steuer­ gerät 36 zugeführt wird. Das Drehmoment des Motors 74 wird über das Schneckenrad 72 auf das Zahnrad 54 übertragen, wodurch dieses Zahnrad gedreht wird. Es ergibt sich dabei eine selbstsperrende Anordnung. Da das Zahnrad 54 an einer axialen Verschiebung gehindert ist, wird seine Drehung in eine axiale Bewegung der Vorschubspindel 52 umgewandelt. Bei dieser axialen Bewegung der Vorschubspindel 52 wird das Schließglied 28 des LDSV 26 durch den Abschnitt 50 und die Ventilwelle 45 in einer Richtung entweder zum Ventilsitz 44 hin oder von diesem weg bewegt. Auf diese Weise wird also der Grad der Ventilöffnung des Schließglieds 28 verändert. Arbeitet also der Verbrennungsmotor 24 des Fahrzeugs im Leerlauf, so wird die Ventil­ öffnung des Schließglieds 28 des LDSV 26 durch das motorisch ange­ triebene Betätigungsgerät 22 verändert, um die Menge an Kraftstoff­ gemisch einzustellen, welche dem Verbrennungsmotor 24 über den bereits erwähnten Bypass 34 zugeführt wird, und auf diese Weise kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 24 im Leerlauf gesteuert oder geregelt werden.

Diese Einstellung der Leerlaufdrehzahl wird so ausgeführt, daß die Ist-Leerlaufdrehzahl mit einer Soll-Leerlaufdrehzahl übereinstimmt, welche den Betriebsbedingungen angepaßt ist, unter denen der Verbrennungsmotor 24 arbeitet. Zu diesem Zweck muß die Öffnung des Schließglieds 28 des LDSV 26 entsprechend der Abweichung zwischen der Soll-Leerlaufdrehzahl und der Ist-Leerlaufdrehzahl geregelt werden. Die Öffnung des Schließglieds 28, d. h. dessen axiale Lage im Ventil, kann nun ermittelt werden durch Zählen der Zahl von Umdrehungen des Motors 74 des motorisch angetriebenen Betätigungsglieds 22, und deshalb wird bei der Erfindung der Sensor 20 zum Erfassen der Zahl von Umdrehungen in das motorisch angetriebene Betätigungsglied 74 integriert, wie das am Beginn der Beschreibung dieser Ausführungsform bereits angegeben wurde.

Der Sensor 20 ist am distalen Ende des Schneckenrads 72 angeordnet, wie das aus Fig. 3 in Verbindung mit den Fig. 1 und 4 klar hervorgeht. Das Schneckenrad 72 hat an seinem distalen Ende einen Wellenabschnitt 80, welcher sich zusammen mit dem Schneckenrad 72 dreht und bei dem die Zahl der Umdrehungen erfaßt wird. Ein Ringmagnet 82 ist an diesem Wellenabschnitt 80 angebracht. Der Ringmagnet 82 ist an dem Wellenabschnitt 80 befestigt, wodurch der Ringmagnet 82 sich zusammen mit dem Wellenabschnitt 80 dreht. Der Ringmagnet 80 ist so magnetisiert, daß eine Hälfte seines Umfangs als Nordpol und die andere Hälfte seines Umfangs als Südpol dient, wie das in Fig. 1 darge­ stellt ist. Dies kann z. B. durch eine diametrale Magnetisierung erreicht werden, die dann zu einer etwa sinusförmigen Magnetisierung dieses Magnetrings 82 führt. In Fig. 1 sind die Polgrenzen des Ringmag­ neten 82 durch die gestrichelten Linien X angedeutet.

Ein Hall-IC 84, welcher als magnetischer Sensor dient, ist am Ge­ häuse 38 in der Nähe des Außenumfangs des Wellenabschnitts 80 befestigt, in der Weise, daß dieser Hall-IC dem Außenumfang des Ringmagneten 82 zugewandt ist.

Läuft ein Magnetpol an der Außenseite des Ringmagneten 82, z. B. der Nordpol, unter dem Hall-IC 84 durch, während sich der Ringmagnet 82 zusammen mit dem Wellenabschnitt 80 dreht, so gibt der Hall-IC 84 ein Spannungssignal ab, welches hoch (H) ist, und wenn der Südpol des Ringmagneten 82 unter dem Hall-IC 84 durchläuft, so gibt der Hall-IC 84 ein niedriges (L) Spannungssignal ab.

Wie Fig. 5 zeigt, weist der Hall-IC 84 einen Hallgenerator 86 auf, welcher das Magnetfeld des Ringmagneten 82 erfaßt und ein analoges Signal entsprechend der Größe dieses Magnetfelds abgibt. Dieses Analogsignal vom Hallgenerator 86 wird einem Komparator 88 zugeführt, welcher ein hohes (H) Spannungssignal abgibt, wenn der Wert des ihm zügeführten analogen Signals höher ist als der H-Schwellwert, und der ein niedriges (L) Spannungssignal abgibt, wenn der Wert des ihm zugeführten analogen Signals niedriger ist als der L-Schwellwert. Infolgedessen entsteht am Ausgang des Komparators 88 ein Impulssignal P, welches einem Impulsformer 90 zugeführt und dort weiter in die gewünschte Form gebracht wird und dann am Ausgang 92 des Hall-IC 84 abgegeben wird. Das Impuls­ signal P an dieser Stufe enthält, wie in Fig. 6 dargestellt, eine Komponente mit dem Wert H, die mit PH bezeichnet ist, und eine Komponente mit dem Wert L, die mit PL bezeichnet ist. Der Ausgang 92 ist mit dem elektronischen Steuergerät 36 verbunden, wie das Fig. 3 zeigt, so daß die Signalimpulse vom Hall-IC 84 dem elektronischen Steuergerät 36 zugeführt werden. In Fig. 5 sind die Ausgangs-Spannungs­ formen des Hallgenerators 86, des Komparators 88 und des Impulsformers 90 symbolisch dargestellt, ferner die Symbole Vcc und Masse, von denen ersteres den Anschluß an eine Spanungs­ versorgung und letzteres die Verbindung mit Masse symbolisiert.

Wird bei dem beschriebenen Sensor 20 durch den Motor 74 der Wellen­ abschnitt 80 samt dem darauf befindlichen Ringmagneten 82 gedreht, so erfaßt der Hallgenerator 86 des Hall-IC 84 jeweils nach einer halben Umdrehung das Magnetfeld eines anderen Poles. Infolgedessen gibt der Hallgenerator 86 ein Analogsignal S ab, das beinahe sinusförmig ist, wie das in Fig. 6, oben, dargestellt ist. Dieses Analogsignal S des Hallgenerators 86 wird durch den Komparator 88 und den Impuls­ former 90 in ein Impulssignal P umgewandelt, wie es in Fig. 6, unten, dargestellt ist. Dieses Impulssignal P wird vom Hall-IC 84 der elektro­ nischen Steuerschaltung 36 zugeführt. Die H-Wert-Komponente PH und die L-Wert-Komponente PL des Impulssignal P, welches dem elektronischen Steuergerät 36 zugeführt wird, werden von Zählern im elektronischen Steuergerät 36 so gezählt, daß deren Zählwerte entweder hinauf- oder hinuntergezählt werden abhängig davon, ob sich der Motor 74 vorwärts oder rückwärts dreht. Infolgedessen stellen diese Zählwerte in den Zählern, welche aus der Zahl der Umdrehungen des Motors 74 abgeleitet sind, ein Maß für die Ventil­ öffnung des Schließglieds 28 des LDSV 26 dar.

Bei dem Sensor 20 ist der Ringmagnet 82 so magnetisiert, daß seine eine Umfangshälfte als Nordpol und seine andere Umfangshälfte als Südpol dient. Infolgedessen gibt bei Drehung des Wellenabschnitts 80 der Hallgenerator 86 des Hall-IC 84 ein Analogsignal S ab, welches nahezu sinusförmig ist, wie das bereits erwähnt wurde und in Fig. 6 dargestellt ist. Dadurch ergibt sich ein großer Hysteresewinkel Θ2 von etwa 30°, welcher ungleich größer ist als der Hysteresewinkel Θ1 der Vorrichtung nach dem Stand der Technik, wie er in Fig. 14 dargestellt ist. Wird also der Motor 74 angehalten, und der Ringmagnet 82 befindet sich in der in Fig. 1 dargestellten Stellung, nämlich in einer solchen Stellung, daß eine Polgrenze X zwischen seinen Magnetpolen dem Hall-IC 84 gegenüberliegt, so hat das Spannungssignal S vom Hallgenerator 86 des Hall-IC 84 einen Wert, welcher zwischen dem H-Schwellwert und dem L-Schwellwert liegt, wie das in Fig. 6 durch den Punkt Y dar­ gestellt ist. Befindet sich also der Ringmagnet 82 in dieser Ruhe­ stellung, und der Wellenabschnitt 80 und mit ihm der Ringmagnet 82 führen Drehschwingungen aus, so gehen diese Drehschwingungen niemals über den Wert (1/2) Θ2 hinaus, so daß Änderungen des Spannungssignals S vom Hallgenerator 86 infolge dieser Drehschwingungen auf den Bereich zwischen dem H-Schwellwert und dem L-Schwell­ wert begrenzt werden können. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, daß ein Impulssignal P fehlerhaft erzeugt wird, was einen falschen Zählvorgang bei den Zählern des elektronischen Steuergeräts zur Folge hätte, d. h. man kann verhindern, daß solch ein durch Vibrationen verursachtes Impulssignal P vom Hall-IC 84 abgegeben wird. Wichtig ist hierfür ersichtlich besonders, daß im Bereich der Pol­ grenzen keine abrupten Induktionsänderungen auftreten, sondern daß sich dort die Induktion mit dem Drehwinkel relativ langsam ändert. Diese Forderung wird beispielsweise von einem Sinussignal erfüllt, aber auch von anderen Signalformen, wie das dem Fachmann ohne weiteres klar ist.

Befindet sich der Wellenabschnitt 80 in Ruhe, und die Polgrenze X des Ringmagneten 82 befindet sich an einer Stelle, die von derjenigen nach Fig. 1 in der Weise abweicht, daß der Wert des analogen Spannungssignals S vom Hallgenerator 86 nahe beim H-Schwellwert oder nahe beim L-Schwellwert liegt, so treten keine unterwünschten Impulssignale P vom Hall-IC 84 selbst dann auf, wenn Drehschwingungen auf den Wellenabschnitt 80 einwirken. In diesem Fall nimmt nämlich einfach die Zeitdauer t3 der Komponente PH des P-Signals oder die Zeitdauer der Komponente PL dieses Signals zu, und infolgedessen ist es möglich, ein Impulssignal P zu verhindern, das ein fehlerhaftes Zählen der Zähler im elektronischen Steuergerät bewirkt d. h. zu verhindern, daß ein solches durch Vibrationen verursachtes Impuls­ signal P vom Hall-IC 84 abgegeben wird.

Dreht sich der Wellenabschnitt 80 mit konstanter Drehzahl, so hat der Abschnitt PH und der Abschnitt PL des Impulssignals P jeweils die gleiche Länge, nämlich die Zeitdauer t3, wie das aus Fig. 6 klar hervorgeht, und diese Zeitdauer t3 ist wesentlich länger als die Zeitdauer t2 der Anordnung nach dem Stand der Technik, wie sie in Fig. 14 dargestellt ist. Es ist also leicht möglich, diese Zeit­ dauer t3 zu erfassen. Selbst wenn also die Drehschwingungen des Wellenabschnitts 80 so groß wären, daß durch Vibration verursachte Impulse im Impulssignal P vom Hall-IC 84 auftreten, so können solche durch Vibration verursachte Impulse leicht dadurch eliminiert werden, daß das Impulssignal P gefiltert wird, und zwar unter Berücksichtigung der Drehzahl des Motors 74; hierbei werden diejenigen Impulssignale P, deren Impulsabstand t1 so kurz oder lang ist, daß dies unwahr­ scheinlich ist, nicht berücksichtigt und folglich auch nicht gezählt.

Selbstverständlich kann eine derartige Filterung auch für den Fall wirksam sein, daß das Spannungssignal S vom Hallgenerator 86 durch äußere elektromagnetische Störungen von einer Nachrichtenanlage, einer Rundfunkstation etc. ungünstig beeinflußt wird.

Wie bereits beschrieben, kann der Sensor 20 die Zahl der Umdrehungen des Wellenabschnitts 80 mit einer einfachen Anordnung genau zählen; integriert man diesen Sensor 20 in das motorisch angetriebene Betätigungsglied 22 des LDSV 26, so kann man damit die Größe der Ventilöffnung des Schließglieds 28 des LDSV 26 mit hoher Genauigkeit erfassen und regeln.

Muß die Genauigkeit der Messung der Lage des Schließglieds 28 weiter erhöht werden, so werden die Zähler im elektronischen Steuer­ gerät rückgestellt, wobei das obere Ende 62 der Vorschubspindel 52 des LDSV 26 in Anlage gegen den Anschlag 64 gehalten wird, und die Zahl der Umdrehungen des Wellenabschnitts 80 wird gezählt, während man die Vorschubspindel 52 von dieser Anschlagstellung wegbewegt.

Wird die Zahl der Zähne des Zahnrads 54 so groß wie möglich gemacht und die Gewindesteigung der Vorschubspindel 52 wird verkleinert, so kann naturgemäß die Öffnung des Schließglieds 28 mit einer höheren Genauigkeit erfaßt und geregelt werden.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, weist bei dieser Abwandlung die Sensor­ anordnung 20 einen ersten Magnetring 82a auf, welchem ein erster Hall-IC 84a zugeordnet ist, sowie einen zweiten Ringmagneten 82b, dem ein zweiter Hall-IC 84b zugeordnet ist. Der erste und zweite Ring­ magnet 82a bzw. 82b sowie der erste und der zweite Hall-IC 84a bzw. 84b sind äquivalent mit den entsprechenden Elementen beim ersten Ausführungsbeispiel, und deshalb werden sie nicht erneut beschrieben. Jedoch sind bei dieser abgewandelten Ausführungsform der erste und der zweite Ringmagnet 82a bzw. 82b so am Wellenabschnitt 80 befestigt, daß sie zueinander um 90° el. versetzt sind. Bei der dargestellten zweipoligen Anordnung bedeutet dies naturgemäß, daß die Versetzung 90° mech. beträgt.

Bei der abgewandelten Sensoranordnung 20 nach Fig. 7 gibt bei einer Drehung des Wellenabschnitts 80 der erste Hall-IC 84a ein erstes Impulssignal P1 ab, und der zweite Hall-IC 84b gibt ein zweites Impulssignal P2 ab. Dies ist in Fig. 10 dargestellt, wobei dort auch die erwähnte Phasenverschiebung von 90° klar erkennbar ist.

Wertet man also die erste Impulsfolge P1 und die zweite Impulsfolge P2 gemäß Fig. 10 zusammen aus, so ist es möglich, zu bestimmen, ob sich der Wellenabschnitt 80 vorwärts oder rückwärts dreht. Es sei angenommen, daß sich der Wellenabschnitt 80 in Vorwärtsrichtung dreht, und daß sich dabei durch Überlagerung der ersten Impulsfolge P1 mit der zweiten Impulsfolge P2 das Bild nach Fig. 11 ergibt. Hat in diesem Fall das erste Impulssignal P1 vom ersten Hall-IC 84a einen hohen H-Wert, so ändert sich das zweite Impulssignal P2 vom zweiten Hall-IC 84b vom H-Wert zum L-Wert.

Dreht sich dagegen der Wellenabschnitt 80 in umgekehrter Richtung, so ergibt sich ein Überlagerungsbild gemäß Fig. 12, wenn man die Impulssignale vom ersten Hall-IC 84a und vom zweiten Hall-IC 84b überlagert. Die Fig. 12 klar zeigt, ändert sich hierbei, während das erste Impulssignal P1 vom ersten Hall-IC 84a den H-Wert beibehält, das zweite Impulssignal P2 vom zweiten Hall-IC 84b vom L-Wert zum H-Wert.

Bei dieser abgewandelten Ausführungsform kann man also erfassen, ob sich der Wellenabschnitt 80, also der Motor 74, vorwärts oder rückwärts dreht; dies geschieht durch Diskriminierung zwischen den Mustern der Fig. 11 und 12, die man erhält, indem man die Impulssignale vom ersten Hall-IC 84a und vom zweiten Hall-IC 84b mittels des elektronischen Steuergeräts 36 überlagert.

Beim Ausführungsbeispiel wird ein Hall-IC als magnetischer Sensor verwendet, aber es ist selbstverständlich auch möglich, andere magnetische Sensoren zu verwenden, z. B. magnetfeldabhängige Widerstände oder magnetische Sensoren vom elektromagnetischen Induktionstyp.

Ebenso ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Sensors zur Erfassung einer Zahl von Umdrehungen nicht auf die Verwendung bei einem LDSV beschränkt, und ein solcher Sensor kann naturgemäß auch dazu verwendet werden, die Zahl von Umdrehungen eines rotierenden Teils zu erfassen, das in be­ liebigen anderen Vorrichtungen als Bestandteil enthalten ist. Auch sind weitere Abwandlungen und Modifikationen im Rahmen der Er­ findung ohne weiteres möglich.

Claims (6)

1. Sensoranordnung zur Erfassung der Zahl von Umdrehungen eines vor- und rückwärts drehbaren Teils (80),
mit zwei am drehbaren Teil (80) in Axialrichtung beabstandet angeordneten Ringmagneten (82a bzw. 82b), welche jeweils einen Nordpolabschnitt (N) aufweisen, der sich über eine Umfangshälfte des drehbaren Teils (80) erstreckt, sowie einen Südpolabschnitt (S), der sich über die andere Umfangshälfte erstreckt,
wobei der Nord- und Südpolabschnitt des zweiten Ringmagneten (82b) jeweils in Umfangsrichtung um 90° gegenüber dem Nord- und Südpolabschnitt des ersten Ringmagneten (82a) versetzt ist,
mit einer Erfassungsvorrichtung (84a, 84b), welche einen ersten magnetischen Sensor (84a) aufweist, der dem ersten Ringmagneten (82a) zugeordnet ist und bei einer Drehung des drehbaren Teils (80) ein erstes binäres Signal (P1) abgibt, dessen Pegel (H oder L) davon abhängig ist, welcher Polabschnitt (N, S) des ersten Ringmagneten (82a) jeweils dem ersten Sensor (84a) gegenüberliegt,
und welche einen zweiten magnetischen Sensor (84b) aufweist, der dem zweiten Ringmagneten (82b) zugeordnet ist und bei einer Drehung des drehbaren Teils (80) ein zweites binäres Signal (P2) abgibt, dessen Pegel (H oder L) davon abhängig ist, welcher Polabschnitt (N, S) des zweiten Ringmagneten jeweils dem zweiten Sensor (84b) gegenüberliegt,
wobei der erste und der zweite magnetische Sensor (84a, 84b) auf einer Linie parallel zur Drehachse des drehbaren Teils (80) angeordnet sind,
und mit einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler zum drehrichtungsabhängigen Zählen der Zahl der Umdrehungen des drehbaren Teils (80) abhängig von den Pegeländerungen des ersten und des zweiten binären Signals (P1, P2).

2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite magnetische Sensor (84a, 84b) eine integrierte Schaltung mit einem Hallgenerator (86) aufweisen, welcher bei Drehung des drehbaren Teils (80) ein Signal entsprechend der Polarität des ihm jeweils gegenüberliegenden Pols (N, S) des Ringmagneten (82a, 82b) abgibt.

3. Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung außerdem einen Komparator (88) zum Umwandeln des Hallsignals in ein binäres Signal (P1, P2) sowie einen Impulsformer (90) für das binäre Signal (P1, P2) aufweist.

4. Motorisch angetriebenes Betätigungsglied zum Antrieb eines angetriebenen Teils,
mit einem vor- und rückwärts antreibbaren Motor (74), mit einem Getriebe (72, 54, 56, 52) zur Umformung einer Drehbewegung des Motors (74) in eine lineare Bewegung des angetriebenen Teils (28),
mit einer Sensoranordnung zur Erfassung der Zahl von Umdrehungen einer drehbaren Welle (80) des Getriebes (72, 54, 56, 52) oder des Motors (74),

• - die zwei auf der drehbaren Welle (80) in Axialrichtung beabstandet angeordnete Ringmagnete (82a bzw. 82b) aufweist, welche jeweils einen Nordpolabschnitt (N) aufweisen, der sich über die eine Umfangshälfte der Welle (80) erstreckt, und einen Südpolabschnitt (S), der sich über die andere Umfangshälfte erstreckt, wobei der Nord- und Südpol­ abschnitt des ersten Ringmagneten (82a) jeweils in Umfangsrichtung um 90° gegenüber dem Nord- und Südpolabschnitt des zweiten Ringmagneten (82b) versetzt ist,
• - die eine Erfassungsvorrichtung (84a, 84b) aufweist, mit einem ersten magnetischen Sensor (84a), der dem ersten Ringmagneten (82a) zugeordnet ist und bei einer Drehung der Welle (80) ein erstes binäres Signal (P1) abgibt, dessen Pegel (H oder L) davon abhängig ist, welcher Polabschnitt (N, S) des ersten Ringmagneten (82a) jeweils dem ersten Sensor (84a) gegenüberliegt, und mit einem zweiten magnetischen Sensor (84b), der dem zweiten Ringmagneten (82b) zugeordnet ist und bei einer Drehung der Welle (80) ein zweites binäres Signal (P2) abgibt, dessen Pegel (H oder L) davon abhängig ist, welcher Polabschnitt (N, S) des zweiten Ringmagneten (82b) jeweils dem zweiten Sensor (84b) gegenüberliegt, wobei der erste und der zweite magnetische Sensor (84a, 84b) auf einer Linie parallel zur Drehachse der Welle (80) angeordnet sind,
• - und die einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler aufweist zum drehrichtungsabhängigen Zählen der Zahl der Umdrehungen der Welle (80) abhängig von den Pegeländerungen des ersten und des zweiten binären Signals (P1, P2).

5. Betätigungsglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste magnetische Sensor (84a) und/oder der zweite magnetische Sensor (84b) jeweils eine integrierte Schaltung mit einem Hallgenerator (86) aufweisen, welcher bei Drehung der Welle (80) ein Signal entsprechend der Polarität des ihm jeweils gegenüberliegenden Polabschnitts (N, S) des Ringmagneten (82a, 82b) abgibt.

6. Betätigungsglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung außerdem einen Komparator (88) zum Umwandeln des Hallsignals in ein binäres Signal (P1, P2) und einen Impulsformer (90) für das binäre Signal (P1, P2) aufweist.